(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を洗浄処理する処理装置であって、
上記基板が供給される処理槽と、
この処理槽の基板の被処理面に、マイナスの電荷が帯電しそのマイナスの電荷にプラスの電荷が静電結合したナノバブルを含む処理液を供給する処理液供給手段と、
この処理液供給手段から上記基板に供給された処理液に向かって供給され、その処理液に含まれる上記ナノバブルのマイナスの電荷に静電結合したプラスの電荷を除去し上記ナノバブルの静電気による平衡状態を消失させて上記ナノバブルを破裂させる作動液を供給する作動液供給手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項２】
上記処理槽には上面に上記基板が保持される回転テーブルが設けられ、
上記処理液供給手段は、上記基板の上方で基板を横切る方向に旋回駆動されるアーム体及びこのアーム体の先端に設けられ上記基板に向けて上記処理液を供給する処理液供給ノズルを有し、
上記作動液供給手段は上記アーム体の先端に設けられ上記処理液供給ノズルによって上記基板の処理液が供給された部位に上記作動液を供給する作動液供給ノズルであることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項３】
上記作動液はマイナスの電荷をもつ液体であることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項４】
上記作動液供給手段に供給される作動液の供給量を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項５】
基板を洗浄処理する処理方法であって、
上記基板を処理槽に供給する工程と、
この処理槽の基板の被処理面に、マイナスの電荷が帯電しそのマイナスの電荷にプラスの電荷が静電結合したナノバブルを含む処理液を供給する工程と、
基板に供給された処理液に、その処理液に含まれる上記ナノバブルのマイナスの電荷に静電結合したプラスの電荷を除去し上記ナノバブルの静電気による平衡状態を消失させて上記ナノバブルを破裂させる作動液を供給する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はたとえば半導体ウエハや液晶ディスプレイのガラス基板の回路パターンが形成されたデバイス面を洗浄処理する基板の処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板などの基板の回路パターンが形成された、被処理面としてのデバイス面を高い清浄度で洗浄処理することが要求される工程がある。
【０００３】
上記基板のデバイス面を洗浄処理する方式としては、処理液中に基板を浸漬するデイップ方式や回転テーブルに保持された基板のデバイス面に向けて処理液をノズルから噴射して洗浄するスピン方式などがあり、それぞれの方式は基板の洗浄条件などに応じて適宜、選択的に採用されている。
【０００４】
デイップ方式の１つとして特許文献１に記載された処理装置が知られている。この特許文献１に記載された処理装置は処理液を貯留する処理槽を有し、この処理槽の処理液に基板を浸漬する。処理槽内に貯留された処理液には超音波発生部によって超音波振動が付与されるようになっており、その超音波振動が基板に与える衝撃によって基板に付着したパーティクルを除去するようにしている。
【０００５】
さらに、特許文献１では、処理槽に供給される液体にはマイクロバブル発生部によってマイクロバブルを発生させるようにしている。液体に含まれるマイクロバブルは全体として広い表面積を有し、しかも帯電性を有するから、超音波振動の衝撃によって基板から除去されたパーティクルはマイクロバブルによって吸着され、液体の流れによって除去されるというものである。
【特許文献１】特開２００６−１７９７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、洗浄処理される基板の被洗浄面には、たとえばレジストなどの有機物が強固に付着残留しているということがある。そのような場合、特許文献１に示されているように基板に超音波振動を付与するだけでは、基板に付着した汚れを確実に除去することができないということがある。
【０００７】
最近では基板のデバイス面に形成される回路パターンの高密度化によって回路パターンが微細化する傾向にある。回路パターンが微細化すると、隣り合う回路パターンの隙間が狭くなるとともに深くなる傾向にある。そのような場合、基板に超音波振動を付与するだけでは、基板に付着した汚れに対して超音波振動が効率よく有効に作用しないから、汚れの除去が良好に行えないということが生じる。
【０００８】
基板の汚れの除去効率を高めるために、基板に付与する超音波振動を強くすることが考えられる。しかしながら、基板に付与する超音波振動を強くすると、基板に加わる物理的エネルギが増大するから、基板に形成された微細な回路パターンが倒れるなどして不良品の発生を招く虞がある。
【０００９】
この発明は、基板に加える物理的エネルギを増大させずに、基板の処理を確実に行うことができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、基板を洗浄処理する処理装置であって、
上記基板が供給される処理槽と、
この処理槽の基板の被処理面に、マイナスの電荷が帯電しそのマイナスの電荷にプラスの電荷が静電結合したナノバブルを含む処理液を供給する処理液供給手段と、
この処理液供給手段から上記基板に供給された処理液に向かって供給され、その処理液に含まれる上記ナノバブルのマイナスの電荷に静電結合したプラスの電荷を除去し上記ナノバブルの静電気による平衡状態を消失させて上記ナノバブルを破裂させる作動液を供給する作動液供給手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１１】
上記処理槽には上面に上記基板が保持される回転テーブルが設けられ、
上記処理液供給手段は、上記基板の上方で基板を横切る方向に旋回駆動されるアーム体及びこのアーム体の先端に設けられ上記基板に向けて上記処理液を供給する処理液供給ノズルを有し、
上記作動液供給手段は上記アーム体の先端に設けられ上記処理液供給ノズルによって上記基板の処理液が供給された部位に上記作動液を供給する作動液供給ノズルであることが好ましい。
【００１２】
上記作動液はマイナスの電荷をもつ液体であることが好ましい。
【００１３】
上記作動液供給手段に供給される作動液の供給量を制御する制御手段を備えていることが好ましい。
【００１４】
この発明は、基板を洗浄処理する処理方法であって、
上記基板を処理槽に供給する工程と、
この処理槽の基板の被処理面に、表面にマイナスの電荷が帯電しそのマイナスの電荷にプラスの電荷が静電結合したナノバブルを含む処理液を供給する工程と、
基板に供給された処理液に、その処理液に含まれる上記ナノバブルのマイナスの電荷に静電結合したプラスの電荷を除去し上記ナノバブルの静電気による平衡状態を消失させて上記ナノバブルを破裂させる作動液を供給する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、基板の被処理面にナノバブルを含む処理液を供給し、その処理液にナノバブルの静電気の平衡状態を消失させて破裂する作動液を供給するようにした。そのため、基板にナノバブルを破裂させるための物理的エネルギを加えることなく、ナノバブルを破裂させて基板を処理することが可能となる。しかも、ナノバブルは基板の微細箇所に入り込むから、微細箇所の処理も確実に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。  
図１に示す処理装置は処理槽１を備えている。この処理槽１の内部には回転テーブル２が設けられ、この回転テーブル２は処理槽１の下方に設けられた第１の回転駆動源３によって回転駆動されるようになっている。
【００１７】
上記回転テーブル２の上面には半導体ウエハやガラス基板などの基板Ｗが図示しない回路パターンが形成された被処理面としてのデバイス面を上に向けて供給載置され、たとえば真空吸着などの手段によって保持される。
【００１８】
上記基板Ｗには処理液Ｌ１が供給される。基板Ｗに供給されてこの基板Ｗのデバイス面を後述するように洗浄処理した処理液Ｌ１は、上記処理槽１の底部に一端が接続された排液管５を通じて排出されるようになっている。
【００１９】
上記処理槽１にはナノバブル発生器１１で作られて貯液槽７に貯えられた上記処理液Ｌ１となるナノバブル水が供給されるようになっている。上記ナノバブル発生器１１には気体供給ポンプ１２と液体供給ポンプ１３がそれぞれ配管１２ａ，１３ａによって接続されている。各配管１２ａ，１３ａにはそれぞれ第１、第２の開閉制御弁１４ａ，１４ｂが設けられている。
【００２０】
上記気体供給ポンプ１２は上記ナノバブル発生器１１に窒素ガスや二酸化炭素ガスなどの気体を所定の圧力で供給し、上記液体供給ポンプ１３は上記ナノバブル発生器１１にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）や純水などの液体を供給する。  
なお、気体と液体は供給ポンプ１２、１３を用いずに、予め所定の圧力に加圧されて図示しないタンク貯えられた気体及び液体を上記ナノバブル発生器１１に供給するようにしてもよい。
【００２１】
上記ナノバブル発生器１１に供給された気体は旋回流となり、上記液体は気体よりも旋回速度の速い旋回流となって気体の周囲に沿って流れる。それによって、気体が液体によって剪断され、直径が１μｍ以下の微細径のバブル、つまりナノバブルが発生し、そのナノバブルが液体に混入して処理液Ｌ１としてのナノバブル水となる。
【００２２】
上記液体に含まれるバブルの粒径は上記気体と液体との旋回速度によって設定することができ、この実施の形態では液体に剪断された気体の直径が上述したように１μｍ以下のナノバブルとなるよう、上記ナノバブル発生器１１に供給される気体と液体との旋回速度が設定される。それによって、上記ナノバブル発生器１１から上記貯液槽７に供給されて貯えられる処理液Ｌ１は上述したようにナノバブルを含む、ナノバブル水となる。
【００２３】
なお、処理液Ｌ１にはナノバブルだけでなく、マイクロバブルも含まれる。その場合、ナノバブル発生器１１によって作られた処理液Ｌを貯液槽７に供給して所定時間放置しておくことで、その処理液Ｌ１に含まれるマイクロバブルは浮力によって液面に浮上して除去されることになる。なお、ナノバブルは微細であるために浮力がないから液中を浮遊し、マイクロバブルのように処理液Ｌ１の液面から大気中に放散されるということがない。
【００２４】
このようにして、上記貯液槽７に貯えられたナノバブルを含む処理液Ｌ１は、この貯液槽７に一端が接続された給液管１５を通じて上記処理槽１の上方に配置された処理液供給ノズル１６に供給される。上記給液管１５には第１の加圧ポンプ１７が設けられている。
【００２５】
図１と図２に示すように、上記処理液供給ノズル１６はアーム体としての水平アーム１８の先端に設けられた取付け板１９の長手方向の中央部に軸線を垂直にして取り付けられている。この水平アーム１８の基端は軸線を垂直にして設けられた回転軸２０の上部に連結されている。この回転軸２０は第２の回転駆動源２１によって回転駆動される。それによって、上記処理液供給ノズル１６は回転テーブル２によって回転駆動される基板Ｗの上方で、この基板Ｗを横切る方向に水平に円弧運動するようになっている。
【００２６】
なお、この実施の形態では、上記処理液供給ノズル１６と水平アーム１８とで上記ナノバブル発生器１１によって作られたナノバブルを含む処理液Ｌを基板Ｗに供給する処理液供給手段を構成している。
【００２７】
上記水平アーム１８の先端の取付け板１９に取付けられた処理液供給ノズル１６の両側には、図２に示すように作動液供給手段を構成する一対の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂが軸線を上記処理液供給ノズル１６の軸線に対して角度θで傾斜させて取付けられている。つまり、作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂの先端は処理液供給ノズル１６から離れる方向に向いている。
【００２８】
図３に示すように、一対の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂにはそれぞれ第１、第２の開閉制御弁２３ａ，２３ｂが設けられた給液分岐管２４ａ，２４ｂが接続されている。給液分岐管２４ａ，２４ｂは給液主管２５に接続されている。この給液主管２５はアルカリ水やイオン水などの液体からなる作動液Ｌ２（図５に示す）の給液源２６に、流量制御弁２７及び第２の加圧ポンプ２８を介して接続されている。
【００２９】
それによって、第１、第２の開閉制御弁２３ａ，２３ｂのどちらか一方が開放されれば、一対の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂの一方から作動液Ｌ２を基板Ｗに向けて噴射供給できるようになっている。なお、作動液Ｌ２のもつマイナスの電荷は、ナノバブルのもつマイナスの電荷よりも強くなるよう設定される。
【００３０】
図２に示すように、上記作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂは取付け板１９に角度θで傾斜させて取付けられている。そのため、図５に示すように、処理液供給ノズル１６から基板ＷにＳ１で示す領域で噴射される処理液Ｌ１が基板Ｗのデバイス面に到達する前に、一対の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂのどちらか一方、たとえば作動液供給ノズル２２ａから基板ＷにＳ２の領域で噴射される作動液Ｌ２が混合しないようになっている。
【００３１】
図５において、基板Ｗのデバイス面上において、処理液Ｌ１が供給される領域Ｓ１と、作動液Ｌ２が供給される領域Ｓ２とが分かれているが、水平アーム１８が同図に矢印Ｒで示す方向へ回転駆動されることで、領域Ｓ１に供給された処理液Ｌ１に作動液Ｌ２が混合することになる。
【００３２】
なお、作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂを傾斜させて取付け板１９に取付ける代わりに、処理液供給ノズル１６との間隔を大きくして垂直に取付けることで、作動液Ｌ２が基板Ｗに到達する前の処理液Ｌ１に混合するのを防止するようにしてもよい。
【００３３】
図４に示すように、処理液Ｌ１に含まれるナノバブルＢはマイナスの電荷が帯電している。そのため、そのマイナスの電荷、つまりナノバブルＢの表面には静電誘導によってプラスの電荷が存在しており、その状態でナノバブルＢは静電気による平衡状態が維持されている。つまり、ナノバブルＢはマイナスの電荷とプラスの電荷との静電結合によって安定した状態にある。
【００３４】
ナノバブルＢを含む処理液Ｌ１にマイナスの電荷をもつ作動液Ｌ２が供給されると、作動液Ｌ２のマイナスの電荷はナノバブルＢのもつマイナスの電荷よりも強い電荷であるから、作動液Ｌ２のマイナスの電荷によってナノバブルＢのマイナスの電荷に静電結合したプラスの電荷を吸引する。
【００３５】
それによって、ナノバブルＢからはマイナスの電荷に静電結合したプラスの電荷が除去され、ナノバブルＢの静電気の平衡状態が消失されるから、ナノバブルＢは破裂することになる。ナノバブルＢが破裂すると、破裂時にエネルギが発生するから、そのエネルギが基板Ｗのデバイス面に付着した汚れに作用し、その汚れを基板Ｗから除去することになる。
【００３６】
上記構成の処理装置は制御装置２９によって作動が制御される。この制御装置２９は、上記ナノバブル発生器１１に対して気体と液体を供給する配管１２ａ，１２ｂに設けられた第１、第２の開閉制御弁１４ａ，１４ｂ及び第１、第２の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂに作動液Ｌ２を供給する給液分岐管２４ａ，２４ｂに設けられた第１，第２の開閉制御弁２３ａ，２３ｂを開閉制御する。
【００３７】
また、制御装置２９は、貯液槽７の処理液Ｌ１を処理液供給ノズル１６に圧送する第１の加圧ポンプ１７及び給液主管２５に設けられた第２の加圧ポンプ２８を発停制御する。さらに、制御装置２９は、給液主管２５に設けられた流量制御弁２７の開度を制御して上記第１，第２の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂへの作動液Ｌ２の供給量を制御するとともに、第１の回転駆動源３による回転テーブル２の回転速度及び第２の回転駆動源２１による水平アーム１８の揺動速度を制御するようになっている。
【００３８】
つぎに、上記構成の処理装置によって基板Ｗのデバイス面を洗浄処理するときの動作について説明する。  
回転テーブル２に基板Ｗを供給載置したならば、この回転テーブル２を所定の回転数で回転させるとともに水平アーム１８を駆動し、その先端に設けられた処理液供給ノズル１６と一対の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂを基板Ｗの上方で、この基板Ｗを横切る方向に往復駆動する。
【００３９】
水平アーム１８を駆動したならば、処理液供給ノズル１６からナノバブルＢを含む処理液Ｌ１を基板Ｗに向けて噴射する。それと同時に、水平アーム１８の回転方向の後方に位置する一方の作動液供給ノズル２２ａ或いは２２ｂから作動液Ｌ２を基板Ｗに向けて噴射する。
【００４０】
水平アーム１８が基板Ｗの上方で往復駆動のうちの、図５にＲで示す往動方向に駆動されるときには、一方の作動液供給ノズル２２ａから作動液Ｌ２が供給され、Ｒと逆方向の復動方向に駆動されるときには他方の作動液供給ノズル２２ｂから作動液Ｌ２が供給されることになる。
【００４１】
すなわち、基板Ｗのデバイス面には、処理液供給ノズル１６からナノバブルＢを含む処理液Ｌ１が供給されると、処理液Ｌ１が供給された部位に一対の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂによって作動液Ｌ２が供給されることになる。
【００４２】
つまり、水平アーム１８が往復駆動されると、その移動方向後方に位置するどちらか一方の作動液供給ノズル２２ａ或いは２２ｂから基板Ｗのデバイス面に作動液Ｌ２が供給されるよう、制御装置２９によって第１、第２の開閉制御弁２３ａ，２３ｂの一方が開放され、他方が閉じられる。それによって、基板Ｗに供給された処理液Ｌ１に作動液Ｌ２を混合されることになる。
【００４３】
作動液Ｌ２はナノバブルＢの持つマイナスの電荷よりも強いマイナスの電荷を持つ液体からなるから、その作動液Ｌ２のマイナスの電荷によって処理液Ｌに含まれるナノバブルＢのマイナスの電荷に静電結合したプラスの電荷が吸引除去される。それによって、ナノバブルＢのもつマイナスの電荷と、そのマイナスの電荷に帯電していたプラスの電荷による静電気の平衡状態が消失させられて破裂することになる。ナノバブルＢが破裂すると、破裂時にはエネルギを発生するから、そのエネルギによって基板Ｗのデバイス面に付着した汚れを除去することができる。
【００４４】
このようにして基板Ｗのデバイス面の汚れを除去するようにすれば、処理液Ｌ１に含まれるナノバブルＢは直径が１μｍ以下の微細径であるから、上記デバイス面に形成された微細な回路パターン間に確実に入り込んで作動液Ｌ２によって破裂させられる。つまり、基板Ｗのデバイス面に形成された回路パターンが微細であっても、そのデバイス面の微細な回路パターン間の汚れを確実に洗浄除去することが可能となるから、洗浄効果を高めることができる。
【００４５】
処理液Ｌ１に含まれるナノバブルＢは作動液Ｌ２によって破裂させられる。そのため、ナノバブルＢを、たとえば基板Ｗに超音波振動などの物理的な力を加えて破壊する場合のように、基板Ｗに大きなエネルギを加えずに破裂させることができる。
【００４６】
したがって、基板ＷにはナノバブルＢを破裂させるための物理的エネルギを加えずすむから、上記基板Ｗのデバイス面に必要以上のエネルギを加えてデバイス面に形成された回路パターンを損傷させるのを防止することができる。
【００４７】
一対の作動液供給ノズル２２ａ，２２ｂへの作動液Ｌ２の供給は、給液主管２５に設けられた流量制御弁２７によって制御することができる。そのため、基板Ｗへの作動液Ｌ２の供給量に応じて、基板Ｗに供給された処理液Ｌ１に含まれるナノバブルＢのうち、作動液Ｌ２によって破裂させられるナノバブルＢの量を制御することができる。  
すなわち、洗浄される基板Ｗの汚れの種類や度合などに応じて基板Ｗへの作動液Ｌ２の供給量を変えれば、基板のデバイス面上で破裂するナノバブルＢの数量を制御できるから、基板Ｗを汚れに応じて確実に洗浄することが可能となる。
【００４８】
上記一実施の形態では基板を回転テーブルに載置して洗浄液を供給する、いわゆるスピン方式の処理装置を例に挙げて説明したが、基板を搬送ローラで水平搬送しながら洗浄すする、水平搬送方式の処理装置であっても、この発明を適用することができる。この場合、基板に対する処理液の供給は、処理液供給ノズルに代わり、搬送される基板の搬送方向と交差する幅方向に沿って細長く形成されたスリット状のノズル孔を有する処理液供給ノズル体などが用いられ、このノズル体よりも基板の搬送方向の下流側に処理液供給ノズル体と同じ構成の作動液供給ノズル体を設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の一実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。
【図２】水平アームの先端に設けられる処理液供給ノズルと、一対の作動液供給ノズルを示す正面図。
【図３】一対の作動液供給ノズルに対する作動液の供給系統を示す配管図。
【図４】ナノバブルのマイナスの電荷にプラスの電荷が静電結合した状態を示す説明図。
【図５】基板に対して処理液供給ノズルによる処理液の供給と、作動液供給ノズルによる作動液の供給を説明するための図。
【符号の説明】
【００５０】
１…処理槽、２…回転テーブル、１１…ナノバブル発生器、１６…２処理液供給ノズル（処理液供給手段）、１８…水平アーム（処理液供給手段）、２２ａ，２２ｂ…作動液供給ノズル（作動液供給手段）。
【図１】
0005130127.tif 000002
【図２】
0005130127.tif 000003
【図３】
0005130127.tif 000004
【図４】
0005130127.tif 000005
【図５】
0005130127.tif 000006